合肥地区大气折射率结构常数高度分布模式
大气波导环境中折射率指数模式的统计特征
大气波导环境中折射率指数模式的统计特征刘成国1)王元1)吴迅英2)1) 武汉理工大学理学院，湖北武汉，4300702) 中国气象局国家气象信息中心，北京，100081摘要：本文详细说明了大气波导环境下空气折射率指数剖面的建模方法，并用地面上一公里大气折射率的值、折射率平均梯度两个特征参数和它们与地面空气折射率的相关性分析了大气波导环境的折射率剖面的统计特征。
得到了具有实用的统计信息。
对70年代5年波导出现的数据和90年12月份的全部数据的研究表明：根据70年代5年的数据，贴地波导出现时，它们的值及其和N s指数关系的都常数分别是110.6 、0.0029和-8.6、0.0047，地面上一公里处的折射率N1k及地面上第一公里内的平均折射率梯度dN1和地面折射率N s的相关性比没有波导出现的情况好；而这两者相比，前者的结果又比后者好。
关键词：无线电气象，空气折射率，大气波导，电波传播Statistical Characteristics of the Exponential Refractivity Profiles under Atmospheric DuctEnvironmentLiu Chengguo1 Wang Yuan1 Wu Xunying21 Science School, Wuhan University of Technology, Wuhan Hubei, 4300702 National Meteorological Information Center, CMA, Beijing, 100081Abstract: The characteristics of exponential atmospheric refractivity profile under atmospheric duct are investigated with air refractivity at height of 1km and the average gradient of refractivity 1km above ground as the characteristic parameters, their correlation with surface refractivity included also. The methods of modeling and statistic are elaborated; the results depicted in detail are applicable. Based on the data of 5 years in 1970s with duct present and those of December 1990, refractivity at height of 1km, the average gradient of refractivity and surface refractivity are obtained by regression of the refractivity profiles to exponential models. And it is found that the constants in the exponential relation of refractivity of 1km above ground and the mean vertical refractivity gradient in the first kilometer height with the surface value of refractivity are 110.6, 0.0029 and -8.6, 0.0047 respectively according the data of the 1970s’ surface ducts, and the correlations under duct environment are better than under other environment.Key words: radio meteorology, atmospheric refractivity, atmospheric duct, radio wave propagation1.引言大气波导会使电波偏离原来的传播方向传播，使通信、导航、探测等应用系统出现一些特殊的传播特性，如某些方向上的传输距离延伸、而在另外方向的传播盲区等。
合肥地区大气折射率结构常数高度分布模式
工 程提 供依 据 ， 同时 也可 为 利用 湍 流效 应 提供 的信 息进 行 湍 流特 征 和大 气性 质 的遥 感探 测提 供理 论 基础 。
本 文 主要利 用 大量 实地 探 空测 量 数据 统 计 分 析得 出 了合 肥 地 区 （ ～２ ｍ） 气 湍 流强 度 随高 度 分 布 廓 ０ ５ｋ 大 线 ， 究 了大气 湍流 随 高度 分 布结 构 的昼 夜变化 和季 节 变 化 特 征 ， 以 Ｈｕ ｎ ｇ ｌ ｌ ｙ模 式 为基 础 拟合 得 出 研 并 ｆａ ｅ— ｌ Ｖａ ｅ 合 肥地 区高 空湍 流 统计 模 式廓 线 。
Ｄ （）一 ＜ｎｒ ＋ ｒ 一 ｎ ｒ）。 ｒ Ｅ （ ） （ ］＞一 ｒ 。 ＤＴｒ （）＝ ＜Ｔ（ ｒ 一 Ｔ ｒ）。 Ｅ ｒ＋ ） （ ］ ＞一 Ｃ 。 。
（） １ （） ２
Байду номын сангаас
式 中 ：＞ ＜ 表示 系综 平 均 ； （ ） Ｄ ｒ 分别 是 折 射 率 和 温 度 的结 构 函 数 ； 和 Ｃ Ｄ ｒ 和 （） ｝分 别是 折 射 率 和 温 度 的结 构 常数 ； 为折 射率 ； Ｔ为 大气 温度 。对 于 局地 均 匀各 向同性 的 湍流 ， 常用 结 构 常数 可 以表示 湍 流 的强 度 ， 通 大 气折 射率 结构 常 数 Ｃ ：是表 示 大气 光学 湍 流强 度 的一 个重 要 参 数［ ］ ２。
在 ４ ０ＭＨｚ 载波 上 ， ０ 的 由发 射机 发 射 到地 面 ， 由ＧＴ － ４ ０ 空 接 收机 接 收 ， 解调 后 由计 算 机 串行 口直 接采 Ｋ－ ０ 探 再
合 肥 地 区大 气 折射 率 结构 常 数 高 度 分 布 模 式
孙 刚， 翁宁泉 ， 肖黎 明
近地面层大气折射率结构常数的模式研究
通 量 ， 由相 似理论 ， 湍 流通量 和温 度结 构常 数 的经验 关 系计 算 出折 射 率 结构 常数 ［ ， 对 近 海 面气 层 温 度 再 从 ５并 ］
结 构常数 的模 式 和 测 量 进 行 了研 究［ 。在 热 带 海 洋 与 全 球 大 气 研 究 计 划 “ 合 海 气 响 应 试 验 ” Ｔ ＧＡ— ６ ］ 耦 （Ｏ Ｃ ＯＡＲ ） 发展起 来 的 Ｃ Ｅ下 ＯＡＲ Ｅ算法 中， 主要 使用 Ｂ ｌ 法 ， ｕｋ方 即用 地表 面 或海 表 面 气 象参 数 与某 高度 上 的气
近数 据进行 了 的估算 ， 两处估 算值 分别 与超 声 风速 仪 的温度 脉动 直接计 算 的 Ｃ 值 进行 比较 ， 时 比较 了 将 ： 同
在模 式 中采用不 同相 似性 函数 的计 算结 果 。
１
与Ｃ ｝的关 系
对 于局 地 均匀各 向同性湍 流 ， 温度 结构 常数 Ｃ ｝定 义为
摘
要 ： 运 用 Ｂ ｌ 法对 东 南 沿 海 和合 肥 一 水 库 附 近 的 折 射 率 结 构 常 数 进 行 了 估 算 ， 避 免 海 边 海 盐 ｕ ｋ方 为
对 金 属 丝 的 污 染 ， 高精 度超 声 风 速 仪 替 代 温 度 脉 动 仪 测 量 折 射 率 结 构 常 数 。模 式 主 要 输 入 的参 数 有 气 温 、 用 地 表 面 温 度 、 度 、 速 及 测 量 点 高 度 。结 果 表 明 ： 湿 风 运用 Ｂ ｌ 法 估 算 折 射 率 结 构 常 数 是 可 行 的 ， 似 性 函 数 分 ｕｋ方 相 别 采 用 Ｆ ｅｅｉ ｓｎ公 式 与 Ｔ ｉ ｍａｎ公 式 ， 别 不 大 ； 接 测 量 海 面 上 折 射 率 结 构 常 数 比 较 困难 ， 过 输 入 ｒｄｒ ｋｏ ｃ ｈｅ ｎ ｒ 差 直 通 海 表 面 温 度 、 面 上 的粗 糙 度 长度 以 及 适 合 的 相 似 性 函 数 ， 海 可用 于估 算 海 面上 的折 射 率 结 构 常 数 。 关 键 词 ： 大 气 湍 流 ； 折 射 率 结 构 常 数 ； Ｂ ｌ 法 ； 近 地 层 ； Ｍｏ ｉ－ ｕ ｈ ｖ相 似 ｕｋ方 ｎｎＯｂ ｋ ｏ
风廓线雷达大气风场观测误差分析
风廓线雷达大气风场观测误差分析董德保;张统明;芮斌【摘要】依据风廓线雷达工作原理和风的计算公式,分析影响大气风场观测误差的主要因素,重点分析了雷达回波SNR对风的观测精度影响和GPS探空对比试验.结果表明:①风速观测精度主要取决于波束倾角、雷达技术参数和大气折射率结构常数C2的垂直分布;风速及风速观测精度越大,风向观测精度越大.②在同种观测模式下,波束倾角与Ci越大,风场观测精度越高.③同一观测模式的SNR越大,风速观测误差越小;不同模式间的大气风场观测精度相差较大.④对比试验的风速风向相关性较好,但相对偏差较大,尤其低空更为明显.【期刊名称】《气象科技》【年(卷),期】2014(042)001【总页数】6页(P48-53)【关键词】风廓线雷达;观测模式;大气风场;误差分析【作者】董德保;张统明;芮斌【作者单位】安徽省大气探测技术保障中心,合肥230031;安徽省大气探测技术保障中心,合肥230031;安徽省大气探测技术保障中心,合肥230031【正文语种】中文引言风廓线雷达是一种新型测风系统，具有观测频次多、连续获取资料、自动化程度高、业务运行成本低等优势；与探空仪、风能梯度塔等探测设备的工作原理、观测方法均存在差异，大气风场观测精度与误差也存在差异；而高精度高时空分辨率的大气风场资料对提高数值预报的准确性起到非常重要的作用。
因此，开展风廓线雷达大气风场观测误差评估分析，了解影响观测误差的主要因素，为今后雷达系统运行保障、参数标定和数据质量控制提供理论借鉴具有重要意义。
1 风廓线雷达工作原理风廓线雷达是由相控阵天线子系统、发射子系统、接收子系统、信号处理子系统、雷达监控子系统、自检子系统、通信子系统和数据处理及应用终端组成［1］。
雷达探测时，沿3或5个波束方向依次发射脉冲，接收雷达后向散射信号，并根据雷达后向散射信号的返回时间确定回波的位置。
由于雷达的回波信号极其微弱，信号处理器经过相干积分、谱变换（FFT）和谱平均等处理［2］，可以获得沿不同波束方向、不同距离库上的基数据。
超声波法测量大气折射率结构常数
超声波法测量大气折射率结构常数
周孟莲;刘晶儒;蔡跃;姚东升;程德艳
【期刊名称】《强激光与粒子束》
【年(卷),期】2005(17)12
【摘要】用AMK-02型超声波大气参数综合测量仪同时测量了常规气象参数和大气折射率结构常数C2n,分析并找出了该仪器给出的C2n在转换时刻与热丝温度脉动仪的测量结果差异较大的原因,是由于超声波法测量温度脉动精度太低,只能达到0.01K.同时建立了另一种适用于超声波仪计算C2n的方法,即利用该仪器准确的常规气象参数计算C2n,其计算结果与热丝温度脉动仪的测量结果吻合较好.
【总页数】4页(P1783-1786)
【作者】周孟莲;刘晶儒;蔡跃;姚东升;程德艳
【作者单位】西北核技术研究所,陕西,西安,710024;西北核技术研究所,陕西,西安,710024;西北核技术研究所,陕西,西安,710024;西北核技术研究所,陕西,西
安,710024;西北核技术研究所,陕西,西安,710024
【正文语种】中文
【中图分类】TN247
【相关文献】
1.利用闪烁和漂移效应测量大气折射率结构常数的对比分析 [J], 马晓珊;朱文越;饶瑞中
2.同步测量大气湍流折射率结构常数和内尺度的光学方法 [J], 朱文越;赵柱灵;马晓
珊;饶瑞中
3.海域条件下激光通信大气折射率结构常数测量方法 [J], 艾葳;崇元;王玉坤
4.对流层散射传输损耗与大气折射率结构常数相关性研究 [J], 赵强; 张蕊; 林乐科; 李清亮; 张玉生
5.基于Polar WRF模拟结果估算南极泰山站近地面大气折射率结构常数 [J], 杨期科;吴晓庆;韩亚娟;青春
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大气折射率结构常数和湍流特征谱的计算
第15卷 第12期强激光与粒子束Vol.15,No.12 2003年12月HIGH POWER LASER AND PAR TICL E B EAMS Dec.,2003 Article ID: 100124322(2003)1221155204Evaluating refractive index structure constant and characterizing spectrum of atmospheric turbulenceΞMEI Hai2ping, RAO Rui2zhong, WU Xiao2qing, ZHU Wen2yue(A nhui Instit ute of Optics and Fi ne Mechanics,the Chi nese Academy of Sciences,P.O.Box1125,Hef ei230031,Chi na) Abstract: Characteristics of temperature’s fluctuation measured at the maritime atmos pheric surface layer isanalyzed.The result is that the power spectrum of virtual temperature varies with time.Then refractive index struc2ture constant evaluated with different average times are compared.In the end,an algorithm according to the inherentstate’s changing of the atmosphere is built to estimate refrective index structure constant. K ey w ords: Probability distribution; Power spectrum; Refractive2index structure constant; Varying in2terval time average C LC number: TN247 Document code: A Stochastic fluctuations of the atmospheric refractive index degrade the propagation of electromagnetic wave through introducing several effects such as beam spread,beam wander and scintillation of the intensity[1].These effects can easily be seen over the ground in clear sunshine days.The measurement of the strength of the fluctua2 tion is the refractive index structure constant C n2[2].The convenient alternative is to measure the temperature structure constant C2t,for when ignoring wavelength and humidity there is a relationship between them[1,2].C2t can be measured with two special temperature sensors with a separationΔr of about1m[3]or with one sensor only with the hypothesis of“frozen turbulence”.Because theory of optical turbulence is constructed under the hypothe2 sis of local isotropic and homogenous[4],when the energy spectrum E(k)follows k-5/3law[5],we should have an investigation of the power law to get some information of difference of theory and reality,especially at surface lay2 er. For both of the two methods,we can only get one2dimension time serials and we must invoke the assumption of ergodicity to obtain estimation of ensemble averages.We can’t average forever as required in ergodic hypothesis, such as D.L.Walters,who always performs fixed15min average,and Wu Xiao2qing10min,Zeng Zeng2yong 5min[6,7].But,none of them have given a satisfied explanation of his work.So,the problem of what’s the differ2 ence of different time interval average and how long is the reasonable average time should be researched. In this paper,we are trying to investigate the characteristics of temperature’s fluctuation and the spectrum exponent of temperature at maritime atmospheric surface layer,and then having a comparing of different time av2 erage in estimating C2n,intending to build a varying interval time average(V ITA)algorithm to estimate C2n with a satisfying explanation. The data we used is detected offshore between9Nov.and27Nov.2002,when we fitted series of tem pera2 ture sensors on a pole of15m at different altitudes about1.5,3.5,5.5,9and15m on the coast.In this paper, we only use the data of the first layer of about1～2m above the shore,where the turbulence is obviously inhomo2 geneous and influenced sharply by the ground,and,will expected to have special properties.1 Statistical theories of atmospheric surface turbulence In Tatarskii’s theory,analogy with the velocity field,the temperature field in a fluid with homogeneousΞR eceived d ate:2003209212; R evised d ate:2003210212Found ation item:Supported by National863Program itemBiography:Mei Hai2ping(19802),male,student for master’s degree,study atmospheric turbulence and optics;E2mail:hpmei@。
同步测量大气湍流折射率结构常数和内尺度的光学方法
-
0. 478 5 (L / k l20 ) 5 /6
+ 0. 4
1
0. +
075 9 L2
×k2
l40
11 /12
×
-
0.
518 sin (
5 4
a
rc
tan
(
3.
63L k l20
)
)
( 9 + 118. 592L2 / k2 l40 ) 7 /24
+
2.
61 sin ( 4 3
( 9 + 118.
折射率结构常数 。由于近地面湍流内尺度的值大都在
几 mm 至十几 mm 的范围内 ,据此我们确定 l0 的求解 范围定在 (0, 20 ]之间 。
图 1是反演 l0 和 C2n 的一个数值模拟示例 。由于
实际反演时很难找到 C2n ( k1 , L, l0 )与 C2n ( k2 , L, l0 )完全
σ2 I
(L )
= 3. 86σRytov
0. 4
1
+
9
Q
2 l
11 /12
sin 11a rc tan Q l
6
3
+
(9
2. 610 + Q2l )
1 /4
sin
4 a rc tan Q l
3
3
-
(9
0. 518
+
Q
2 l
)
7
/ 24
sin
5 a3.
50Q
l
5
/
6
(5)
(3)
该模型称之为修正的 H ill谱 ,在整个谱范围内与 H ill谱的最大差别不超过 6% ,一般在 1% ～2% [ 12 ] 。
合肥市大气中水汽含量及其时空变化特征分析
mm；a 表示模型系数，b 为常数。
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农业信息·农业气象
在 Excel 软件中，建立探空数据的大气水汽值与 二通道加权比值法反演的 MODIS 大气水汽值间的 线性回归方程，计算得到 a=0.901 1，b=6.910 9，其模 型表达式为：y=0.901 1x+6.910 9，回归曲线如图 5 所示。
70
y=0.901 1x+6.910 9
定量反演大气水汽值，其空间连续性好，可有效克服
传统“点”观测中的空间覆盖度不高的问题，但仍存
在较大的误差[11]。为了提高合肥市大气水汽反演精
度，通过对 MODIS 数据进行系统分析，利用探空数
据对合肥市 MODIS 数据反演的大气水汽值进行校
正，既满足建立模型需要的样本较多，又能满足验证
的样本充分。试验中，在 36 组大气水汽值中，通过
W=
α - ln τi 2 β
（1）
式（1）中：W 表示大气水汽含量，单位为 g/cｍ2；α 和
β 是常数，参考于秀丽[8]的研究，α和 β 分别取 0.02 和
0.651，τi 是第 （i i 可取 17、18、19）通道的大气水汽透 射率，根据大气窗口的波谱特征差异，可以将 τi 划分
为二通道比值法[式（2）]和三通道比值法[式（3）]。
件下的水汽具有很强的吸收能力，且具有较高的敏感
度；第 18 波段对干旱条件下的水汽具有很强的吸收
能力。因此在某一确定环境下，第 17 波段、第 18 波
段和第 19 波段的大气透射率不同，其反演得到的大
气水汽含量也不同。为了提高大气水汽反演的精确
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矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。